[发明专利]基于光热效应进行微量液滴操控的微流控芯片及方法

说明书

本发明提供了一种基于光热效应进行微量液滴操控的微流控芯片及方法，解决现有液滴回收方法存在芯片制作复杂的问题。该芯片包括键合在一起的下载体和上载体；下载体的上表面设置有至少一个进样口、微流道结构和一个出样口，微流道结构包括入口流道、微腔室阵列和出口流道；微腔室阵列包括多个平行设置的微流道以及设置在微流道两侧的多个微腔室；微腔室包括腔室以及连接腔室和微流道的喉部；进样口通过入口流道与每个微流道连通；每个微流道通过出口流道与出样口连通；上载体的下表面镀有金属材质层，上载体上设置有与出样口相对的通孔，用作蓄油池。

技术领域

本发明属于生物技术和仪器科学领域，涉及液滴微流控技术，具体涉及一种基于光热效应产生气泡进行微量液滴操控的液滴微流控芯片及使用该液滴微流控芯片制备微量液滴阵列并选择性导出目标微量液滴的方法。

背景技术

液滴微流控技术极大地减少了反应体积和分析时间，从而导致了高通量筛选和测序的变革性进展。通过将液滴排列成静态阵列，可以监视在这些微腔室内长时间发生的动态事件，从而有助于识别稀有事件和细胞类型。在许多情况下，非常需要回收少量包含独特分析物或细胞的液滴，以进行进一步分析。

现有几种液滴回收方法是从微孔阵列中选择性回收液滴。回收方法高度依赖于动态监控或液滴孵育的捕获方法。在所谓的“豆荚式”设备中，液滴被引导通过并被物理捕获在波纹状通道中，如果不在每个液滴中使用某种类型的条形码或标签，则无法进行选择性回收。如果表型很少，则从条形码中进行事后选择是无效的。对于具有通过密度差捕获液滴的微孔阵列设备，只需将设备翻转即可释放液滴。但是，此方法是非特定的，并且无法进行选择性释放。目前，选择性回收液滴的最有效方法是基于使用气动阀的机械驱动。机械驱动可以以相当大的精度和精确度捕获和释放二维和三维阵列中的液滴。但是，该方法的适用性可能受到以下事实的限制：阀的数量必须至少与微孔的数量匹配。这将需要相当复杂的设备制造过程，并且还需要复杂的设备来控制压力，并将压力传递至必要的一组阀以实现选择性释放。由于这些限制，基于这种方法的捕获和选择性释放能力被限制在几百个，而包括稀有细胞表型在内的许多高通量应用则需要监测至少几千个液滴。

现有通过微流控设备中，集成光敏聚合物层使光从静态微孔阵列中选择性的释放液滴。该光敏层放置在捕获大量液滴的微孔阵列和带有或不带有可用于回收的顶部流动通道的PDMS平板之间。通过使用聚焦光局部加热来诱导气泡以选择性地向下推动释放液滴。然而上述方法在芯片制作时需要复杂的制作步骤，限制了工业化大规模的生产。

发明内容

为了解决现有液滴回收方法存在芯片制作复杂，或者需气阀控制，难以形成高通量液滴阵列，以及难以选择性释放目标液滴的技术问题，本发明提供了一种基于光热效应进行微量液滴操控的微流控芯片及方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种基于光热效应进行微量液滴操控的微流控芯片，其特殊之处在于：包括键合在一起的下载体和上载体；

所述下载体的上表面设置有至少一个进样口、微流道结构和一个出样口，

所述微流道结构包括入口流道、微腔室阵列和出口流道；

所述微腔室阵列包括多个平行设置的微流道以及设置在微流道两侧的多个微腔室；

所述微腔室包括腔室以及连接腔室和微流道的喉部；

所述进样口通过入口流道与每个微流道连通；

所述每个微流道通过出口流道与出样口连通；

所述上载体的下表面镀有金属材质层，上载体上设置有与出样口相对的通孔，用作蓄油池。

进一步地，所述微流道两侧的微腔室沿微流道中心线方向错位设置。

进一步地，所述金属材质层的材质为ITO或金或银或铝，厚度为10纳米～10微米。